一種精密平臺的柔性鉸鏈設(shè)計和有限元驗證
精密平臺是一種能夠提供微位移的工作平臺,柔性鉸鏈作為驅(qū)動機構(gòu),在精密平臺設(shè)計中應(yīng)用。柔性鉸鏈是決定平臺性能的關(guān)鍵,柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)影響著定位精度的低。設(shè)計了一種疊加支鏈形式的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu),推導(dǎo)了基于該柔性鉸鏈的二維精密平臺的工作剛度、耦合剛度、耦合系數(shù)、鉸鏈應(yīng)力等性能指標(biāo)的解析公式,并采用了有限元軟件對性能指標(biāo)進行了驗證。仿真表明,兩者具有良好的一致性,為應(yīng)用于精密平臺的柔性鉸鏈設(shè)計提供參考。
隨著納米技術(shù)的興起及快速發(fā)展,精密平臺這種能夠提供定位精度的微位移工作臺,應(yīng)用于精密檢測、加工以及微操作系統(tǒng)當(dāng)中。精密平臺由驅(qū)動裝置和驅(qū)動機構(gòu)兩部分組成。驅(qū)動裝置采用壓電陶瓷驅(qū)動器(PZT),PZT控制簡單,且分辨率,響應(yīng)速度快。驅(qū)動機構(gòu)采用柔性鉸鏈,利用金屬薄弱環(huán)節(jié)的可恢復(fù)彈性變形,是一種分辨率的驅(qū)動機構(gòu)。柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)直接決定了精密平臺的工作性能,并且對平臺的應(yīng)力和耦合位移產(chǎn)生較大影響。